I ricercatori avanzano gli sforzi per personalizzare la somministrazione dei farmaci alle "centrali energetiche" delle cellule

Apr 25, 2023

In uno studio che utilizza cellule coltivate in laboratorio, I ricercatori della Johns Hopkins Medicine specializzati nell'invecchiamento riferiscono di aver somministrato con successo un comune farmaco per la pressione sanguigna direttamente nella membrana interna dei mitocondri, le "centrali energetiche" nelle cellule degli esseri umani, degli animali, delle piante e della maggior parte degli altri organismi.

Lo sviluppo di modi per indirizzare direttamente queste parti della cellula che producono energia per la somministrazione di farmaci è stato a lungo un obiettivo dei ricercatori perché i mitocondri guidano, controllano o svolgono un ruolo in quasi tutti i processi biologici, compresa la morte e l’invecchiamento naturale delle cellule. Alterazioni o diminuzioni dell’attività e dei percorsi mitocondriali sono strettamente allineati con la ridotta funzionalità e la fragilità degli organi. Ma a causa della struttura a doppia membrana dei mitocondri, gli scienziati hanno trovato difficile far sì che le molecole dei farmaci penetrino nella membrana interna e abbiano accesso alle funzioni principali degli organelli.

Il nuovo studio, descritto in PNAS nexus, riporta un metodo che essenzialmente dirotta un sistema già utilizzato dai mitocondri per trasportare ossigeno e altre sostanze chimiche alla membrana interna.

"Il nostro studio dimostra che possiamo utilizzare il sistema di trasporto mitocondriale naturale del corpo per somministrare farmaci in modo molto più preciso", afferma Peter Abadir, MD, professore associato di medicina geriatrica e gerontologia presso la Johns Hopkins University School of Medicine.

Per lo studio, i ricercatori hanno sintetizzato in laboratorio tre proteine ​​di trasporto presenti in natura che interagiscono con i mitocondri. Hanno poi fuso un farmaco comunemente prescritto per la pressione sanguigna (losartan) con ciascuna di queste tre proteine ​​per determinare quale avesse il più alto tasso di successo nel penetrare la membrana interna dei mitocondri. Queste proteine ​​fuse, denominate mtLOS1, mtLOS2 e mtLOS3, quando introdotte in cellule coltivate in laboratorio in studi separati, sono state in grado di trasportare il farmaco direttamente nei mitocondri a una concentrazione significativamente più elevata di quanto fosse possibile con il losartan libero non fuso con la proteina di trasporto. . Questo potrebbe essere visto al microscopio usando la fluorescenza.

In un esperimento di prova, i ricercatori hanno anche testato una versione “strappata” di mtLOS, che non era in grado di penetrare nella membrana interna.

Abadir afferma che sono necessarie ulteriori ricerche, ma l’obiettivo è utilizzare mtLOS o altre vie di trasporto naturali per fornire farmaci che colpiscano direttamente ed efficacemente gli squilibri biochimici e le perdite legate all’infiammazione cronica e all’indebolimento della funzione organica caratteristica dell’invecchiamento e di molti disturbi.

"Sappiamo che le persone invecchiano in parte a causa del declino mitocondriale, e gli scienziati hanno cercato per decenni di introdurre terapie direttamente nell'organello per contrastare questo declino", afferma Abadir. "Questo è un altro tentativo di fornire composti utilizzando i sistemi naturali del corpo, che possono ridurre notevolmente gli effetti collaterali negativi sia a breve che a lungo termine."

Han Wang, Jeremey Walston, Peter Abadir e Ran Lin hanno depositato due brevetti basati su questa ricerca. Tutti gli altri autori non hanno dichiarato alcun conflitto di interessi.

Altri scienziati che hanno contribuito a questa ricerca includono Jude Phillip, Ran Lin, Andrew Cheetham, David Stern, Yukang Li, Yuzhu Wang, Han Wang, David Rini, Honggang Cui e Jeremy Walston della Johns Hopkins.

La ricerca è stata finanziata dal Johns Hopkins Older Americans Independence Center, dal National Institute on Aging – National Institutes of Health, dal Johns Hopkins University School of Medicine Discovery Fund Program-Synergy Award, dalla Nathan W. and Margaret T. Shock Aging Research Foundation. e il Nathan Shock Scholar in Aging.

- Il presente comunicato stampa è stato originariamente pubblicato sul sito web della Johns Hopkins Medicine